Las neuronas que impiden que los peces eléctricos se queden «cegados» por sus propias descargas
Cada vez que un pez eléctrico explora su entorno, corre el riesgo de ocultar con sus propias descargas las señales que necesita percibir. Un equipo de científicos ha descubierto el sofisticado mecanismo cerebral que silencia ese ruido sin borrar la información importante.
Por Enrique Coperías, periodista científico
El pez elefante (Gnathonemus petersii) combina la visión con un sofisticado sentido eléctrico para explorar objetos, orientarse y localizar presas en aguas turbias. Cortesía: Timo Moritz.
En las aguas oscuras y cargadas de sedimentos de algunos ríos africanos, la vista sirve de poco. Por ejemplo, el pez elefante (Gnathonemus petersii) debe orientarse, encontrar las diminutas larvas de las que se alimenta y reconocer a otros individuos sin depender demasiado de sus ojos.
Para conseguirlo dispone de una especie de radar biológico: emite pulsos eléctricos muy breves y registra, mediante electroreceptores distribuidos por la piel, cómo los objetos y los seres vivos deforman el campo eléctrico creado alrededor de su cuerpo. Esta capacidad se denomina electrolocalización activa.
El sistema es extraordinariamente sensible, pero encierra una aparente contradicción. Cada descarga que permite al pez investigar su entorno produce al mismo tiempo una señal propia, intensa y perfectamente perceptible. Es como tratar de escuchar un susurro mientras uno mismo grita. Si el cerebro no distinguiera entre la electricidad generada por el animal y las alteraciones procedentes del exterior, su sentido eléctrico quedaría saturado por su propia actividad.
Un equipo del Instituto Zuckerman de la Universidad de Columbia, junto con investigadores de Harvard y Google Research, ha reconstruido ahora el circuito cerebral que resuelve ese problema. El trabajo, publicado en la revista Nature, muestra que el lóbulo electrosensorial combina neuronas que modifican a toda velocidad sus conexiones con otras que aprenden de una manera más lenta.
Esta doble estrategia permite actualizar las predicciones sin perder estabilidad y filtrar continuamente las interferencias provocadas por el propio pez.
Qué significa que el pez pueda quedar «cegado»
La palabra cegado, empleada por los autores del trabajo para describir el fenómeno, es una metáfora. El animal no pierde la visión: lo que podría quedar temporalmente enmascarado es su sentido eléctrico. Tampoco se trata de borrar por completo la descarga propia, ya que esta actúa como la sonda con la que se examina el medio.
El cerebro debe suprimir solo su componente previsible y conservar las pequeñas desviaciones quedelatan la presencia de una presa, un obstáculo o un congénere.
Cuando el sistema nervioso ordena al órgano eléctrico que produzca un pulso, envía simultáneamente una copia de esa orden a las áreas sensoriales. Esta señal interna, conocida como descarga corolaria, anuncia lo que está a punto de suceder. El cerebro compara la predicción con la información que llega desde los electroreceptores. Si ambas coinciden, la respuesta puede descartarse como consecuencia de una acción propia; si existe una diferencia, esa discrepancia merece que se preste atención.
Distintos tipos de neuronas del lóbulo electrosensorial ayudan al pez eléctrico a filtrar el ruido generado por sus propios pulsos y a conservar las señales relevantes del entorno. Cortesía: Krista Perks / Laboratorio Sawtell / Instituto Zuckerman de la Universidad de Columbia.
Una estrategia que también utiliza el cerebro humano
El mecanismo tiene paralelismos con experiencias humanas mucho más cotidianas. No podemos hacernos cosquillas con la misma eficacia que si nos las hace otra persona, porque el cerebro anticipa las sensaciones derivadas de nuestros movimientos.
Algo parecido sucede cuando hablamos: las regiones auditivas reciben información previa sobre el sonido que vamos a producir, lo que ayuda a separar nuestra voz de las demás.
El pez elefante, llamado así por el apéndice que posee en forma de trompa, ofrece una versión especialmente accesible de este principio, porque sus pulsos pueden medirse con precisión y el circuito que los procesa posee una organización relativamente bien delimitada.
Un mapa cerebral con resolución nanométrica
Desde hace décadas, los zoólogos saben que las sinapsis del lóbulo electrosensorial pueden fortalecerse o debilitarse para construir una imagen negativa de las señales propias. Esta plasticidad sináptica permite restar de la entrada sensorial todo aquello que se repite de forma previsible.
Sin embargo, continuaba abierta una pregunta fundamental:: ¿por qué algunas células ajustaban sus conexiones muy deprisa mientras otras necesitaban más tiempo?
Para responderla, el equipo de investigadores, coordinado por Nathaniel B. Sawtell, profesor de Neurociencia en la Universidad de Columbia e investigador del Zuckerman Mind Brain Behavior Institute, analizaron una porción del cerebro mediante microscopía electrónica, con una resolución de 4 por 4 por 30 nanómetros, y siguieron las prolongaciones neuronales hasta identificar sus contactos.
Sawtell y su equipo reconstruyeron cientos de células, entre ellas 136 neuronas ganglionares medianas (MG) y 592 neuronas ganglionares pequeñas (SG). También localizó las sinapsis que las comunicaban. El resultado fue un conectoma parcial, es decir, un diagrama tridimensional del cableado de esta región cerebral a escala celular.
El mapa mostró una arquitectura mucho menos aleatoria de lo que cabría esperar. Las vías excitadoras, inhibidoras y desinhibidoras estaban organizadas para llevar la información sensorial hasta las células adecuadas, mientras que las conexiones entre distintas etapas del circuito distribuían el aprendizaje. Además, las neuronas con plasticidad rápida aparecían emparejadas de menera sistemática con otras de plasticidad lenta.
Nathaniel B. Sawtell, neurocientífico de la Universidad de Columbia y coautor sénior del estudio, investiga cómo el cerebro de los peces eléctricos predice y filtra las consecuencias sensoriales de sus propias descargas. Cortesía: John Abbott
Dos velocidades de aprendizaje para separar señal y ruido
Las células rápidas responden con agilidad cuando cambia el entorno. Si el pez eléctrico adopta otra postura, modifica la frecuencia de sus pulsos o se desplaza junto a una superficie diferente, el circuito puede actualizar enseguida la señal que debe cancelar.
Esa rapidez, sin embargo, tiene un precio: las mismas células también pueden reaccionar ante fluctuaciones accidentales y confundir el ruido pasajero con información relevante.
«Las células rápidas pueden aprender deprisa», explica Salomon Muller, coautor principal del estudio e investigador posdoctoral en Columbia, pero son más vulnerables al ruido aleatorio. Las lentas proporcionan estabilidad y terminan suprimiendo las interferencias que se mantienen de manera consistente. En términos informáticos, unas permitirían actualizar el sistema sobre la marcha y las otras evitarían que cada perturbación obligase a reescribir lo aprendido.
Qué dicen los modelos computacionales
Los modelos computacionales, ajustados con registros electrofisiológicos, confirmaron que ambas escalas temporales se complementan. Las células de salida aprenden con rapidez y producen una primera cancelación; las neuronas MG, conectadas de forma recurrente y dotadas de una plasticidad más lenta, refinan y estabilizan la predicción.
El circuito completo consigue así una supresión rápida, precisa y resistente al ruido, algo que ninguno de los dos tipos celulares lograría por separado.
Una vez eliminada la parte esperada de la señal, «cualquier otra cosa detectada destacará», señala Krista Perks, también coautora principal de este fascinante estudio. La novedad adquiere relieve precisamente porque el fondo previsible ha sido silenciado. El pez no necesita representar con el mismo detalle todo cuanto ocurre a su alrededor: concentra sus recursos neuronales en aquello que no encaja con el pronóstico.
Reconstrucción animada de distintos tipos de neuronas que ayudan al pez eléctrico a filtrar el ruido producido por sus propios pulsos y a distinguir las señales relevantes del entorno. Cortesía: Krista Perks / Laboratorio Sawtell / Instituto Zuckerman de la Universidad de Columbia.
Una limitación que debe tenerse en cuenta
El estudio presenta, no obstante, una limitación importante.
El conjunto de imágenes de microscopía electrónica procede de un solo ejemplar biológico, aunque los autores combinaron esa anatomía con datos fisiológicos anteriores y modelos computacionales.
Por tanto, será necesario, como subrayan los autores del estudio, examinar otros individuos para determinar cuánto varía el cableado y comprobar experimentalmente algunas de las funciones deducidas de la estructura de las conexiones.
Otros descubrimientos recientes sobre los peces eléctricos
Los peces pueden compartir su «campo de visión» eléctrico
La investigación encaja con otros hallazgos recientes que están transformando la imagen de estos animales. En 2024, Federico Pedraja y Nathaniel Sawtell demostraron en otro trabajo publicado en Nature que los peces elefante también pueden aprovechar las emisiones de sus compañeros.
Los modelos y experimentos indicaron que las descargas ajenas podrían ampliar hasta aproximadamente tres longitudes corporales el alcance de la electrolocalización.
Cada individuo contribuiría de este modo a iluminar eléctricamente el espacio compartido. El hallazgo apunta a una forma de percepción colectiva en la que un animal obtiene información a partir de las señales exploratorias generadas por los demás.
El cerebro divide la información en paquetes eléctricos
Ese mismo año, una investigación con el pez sudamericano Gymnotus omarorum, publicada en PLOS ONE, encontró que las neuronas del lóbulo electrosensorial codifican cada imagen eléctrica mediante dos variables complementarias: el número de impulsos nerviosos y el momento preciso en que se producen.
El sistema no transmitiría una corriente continua de información, sino paquetes sincronizados con cada descarga del órgano eléctrico. La combinación de cantidad y tiempo permitiría representar diferentes características de los objetos detectados.
El filtro cerebral se adapta a las hormonas y la edad
Otro estudio publicado este año en Current Biology ha demostrado que el filtro debe reajustarse incluso cuando cambia el propio cuerpo del pez.
La testosterona puede alargar durante la época reproductora las descargas de algunos machos, y estas también varían con la edad y entre especies. La duración de estas señales también varía con la edad y entre especies. Martin Jarzyna y Bruce Carlson localizaron una pequeña región cerebral, denominada núcleo mesencefálico asociado al comando, donde convergen los ajustes relacionados con las hormonas, el desarrollo y la evolución.
Esta región modifica el calendario de la predicción neuronal para mantenerla sincronizada con una señal corporal cuya duración puede cambiar a lo largo de días, años o generaciones.
Qué son realmente los peces eléctricos
Los peces eléctricos no constituyen un único grupo evolutivo y no todos producen descargas peligrosas. Los mormíridos africanos y varios peces cuchillo sudamericanos generan campos débiles destinados principalmente a orientarse, localizar objetos y comunicarse.
Sus órganos eléctricos están formados por electrocitos, células derivadas del tejido muscular que han perdido gran parte de su capacidad contráctil y se han especializado en crear diferencias de potencial. Al activarse de forma coordinada funcionan de manera parecida a numerosas pilas diminutas conectadas entre sí.
Las señales eléctricas también forman parte de la vida social. Su frecuencia, ritmo y forma pueden transmitir información relacionada con la especie, la identidad, el sexo, el estado reproductivo, la agresividad o la sumisión del emisor.
La anguila eléctrica (Electrophorus electricus) utiliza descargas de hasta 600 voltios para aturdir a sus presas. También puede obligar a los animales escondidos a contraer involuntariamente los músculos y revelar así su ubicación. Cortesía: opencage
El mito de la anguila eléctrica
Como curiosidad hay que decir que la anguila eléctrica (Electrophorus electricus), pese a su nombre, no es una verdadera anguila, sino un pez cuchillo sudamericano.
Algunas especies del género Electrophorus pueden generar descargas de hasta 860 voltios para defenderse o inmovilizar a sus presas. También producen emisiones más débiles para orientarse y comunicarse.
El pez elefante estudiado por el equipo de Columbia pertenece a otra rama evolutiva y no recorre los ríos electrocutando cuanto encuentra. En estos animales, la electricidad es principalmente un sentido y un lenguaje.
Qué pueden enseñar estos peces a la inteligencia artificial
El interés del nuevo conectoma va más allá de la neurobiología animal. Muchos sistemas de inteligencia artificial padecen el llamado olvido catastrófico: al aprender información nueva, pueden perder parte de los conocimientos adquiridos con anterioridad.
Combinar mecanismos de aprendizaje rápido y lento es una de las estrategias propuestas para mitigar este problema. El cerebro del pez eléctrico muestra una solución biológica en la que la flexibilidad inmediata convive con una memoria más estable.
«Los sistemas biológicos tienen mucho que enseñar a los artificiales», resume Sawtell.
Esto no significa que el circuito cerebral de un pez pueda copiarse directamente en una red neuronal artificial. Sí demuestra un principio general: aprender de manera continua exige cambiar con suficiente rapidez para responder al presente, pero también conservar suficiente estabilidad para que el ruido del momento no borre la experiencia acumulada.▪️(3-septiembre-2026)
LO MÁS IMPORTANTE DEL ESTUDIO, EN 30 SEGUNDOS
- Un filtro contra sus propias descargas: el cerebro del pez eléctrico predice las señales que él mismo genera y elimina sus componentes previsibles para evitar que saturen su sentido eléctrico.
- Dos velocidades de aprendizaje: las neuronas con plasticidad rápida adaptan enseguida el filtro, mientras que las de plasticidad lenta aportan estabilidad frente al ruido.
- Un circuito organizado: el mapa cerebral revela que ambos tipos de células están conectados de manera precisa dentro del lóbulo electrosensorial.
- Las novedades quedan al descubierto: al neutralizar la interferencia propia, el pez puede detectar mejor presas, obstáculos y señales emitidas por otros individuos.
- Un conectoma de resolución nanométrica: los investigadores reconstruyeron cientos de neuronas y sus conexiones mediante microscopía electrónica.
- Posible inspiración para la IA: este equilibrio entre flexibilidad y memoria podría ayudar a diseñar sistemas que aprendan continuamente sin olvidar lo aprendido.
EVOLUCIÓN Y PALEONTOLOGÍA
Información facilitada por el Zuckerman Institute
Fuente: Perks, K. E., Petkova, M. D., Muller, S. Z. et al. Connectome analysis of a cerebellum-like circuit for sensory prediction.Nature (2026). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-026-10690-6
